用于制備烯屬產(chǎn)物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于由含氧化合物原料制備烯屬產(chǎn)物例如乙烯和/或丙烯的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常，通過蒸汽裂化包含乙烷或乙烷/丙烷混合物（稱為氣態(tài)裂化）或丙烷、丁 烷、石腦油、NGL(液化天然氣）、冷凝物、煤油、粗柴油和蠟油（稱為石腦油裂化）的鏈烷烴 原料生產(chǎn)乙烯和丙烯。得到乙烯和丙烯的替代路徑為含氧化合物至烯烴（OTO)過程。由于 不斷提高的天然氣可得性，對(duì)用于生產(chǎn)乙烯和丙烯的OTO過程的興趣在增加?？梢詫⑻烊?氣中的甲烷轉(zhuǎn)化為如甲醇或二甲醚（DME)，這兩者均為用于OTO過程的適合原料。
[0003] 在OTO過程中將含氧化合物如甲醇或二甲醚提供至包括適合轉(zhuǎn)化催化劑的反應(yīng) 器反應(yīng)區(qū)域和轉(zhuǎn)化為乙烯和丙烯。除所希望的乙烯和丙烯，大部分含氧化合物如甲醇被轉(zhuǎn) 化為包括C4+烯烴、鏈烷烴和催化劑上的碳質(zhì)沉積物的高級(jí)烴。催化劑通過本領(lǐng)域已知方 法如用含氧氣體如空氣或氧加熱催化劑被連續(xù)再生以脫除部分碳質(zhì)沉積物。
[0004] 通常通過一個(gè)或多個(gè)旋風(fēng)分離裝置將來自反應(yīng)器的流出物（包含烯烴、任何未反 應(yīng)的含氧化合物如甲醇和二甲醚和其它反應(yīng)產(chǎn)物如水）與大量催化劑分離。然后在多個(gè)步 驟中處理剩余的流出物以提供分離的組分物流，包括希望的烯烴物流和副產(chǎn)物物流。即使 在分離大量催化劑后，一些固體例如催化劑細(xì)顆粒仍留在反應(yīng)流出物物流中。
[0005] 為了增加過程的乙烯和丙烯產(chǎn)量，可將分離的包含C4+烯烴的物流循環(huán)至反應(yīng)區(qū) 或者替代地在專用的烯烴裂化區(qū)中進(jìn)一步裂化以產(chǎn)生更多的乙烯和丙烯。
[0006] 在OTO反應(yīng)器中的反應(yīng)之后，反應(yīng)流出物物流在被處理以提供分離的組分物流之 前必須被冷卻。通常，與冷卻的含水物流在急冷塔中接觸前，反應(yīng)流出物物流使用一個(gè)或多 個(gè)換熱器（通常為一個(gè)或多個(gè)急冷換熱器（TLEs))冷卻至約140-350°C。急冷塔包括至少 一組內(nèi)構(gòu)件例如填料和/或塔板。由于可以使用更緊湊的塔的優(yōu)點(diǎn)，通常優(yōu)選填料。在通 常的操作中，將待急冷的氣態(tài)物流在低于內(nèi)構(gòu)件之處進(jìn)料至急冷塔和將一個(gè)或多個(gè)冷卻的 含水物流在高于內(nèi)構(gòu)件之處進(jìn)料至急冷塔。因此，氣態(tài)物流上行通過急冷塔和與一個(gè)或多 個(gè)下行通過塔（與氣態(tài)物流逆流）的冷卻的含水物流接觸。冷卻的氣態(tài)物流從急冷塔的頂 部脫除。含冷凝物質(zhì)的含水物流在塔的底部脫除，被冷卻和循環(huán)以用作用于進(jìn)料至急冷塔 的冷卻的含水物流。
[0007] US6870072描述了用于在OTO過程中從反應(yīng)流出物物流回收熱和脫除固體的這類 方法。在US6870072中使反應(yīng)流出物物流通過與急冷介質(zhì)（通常為急冷裝置如急冷塔）接 觸而急冷。水冷卻反應(yīng)器流出物物流和脫除固體。冷卻含固體的水和再用作急冷塔中的急 冷介質(zhì)。
[0008]US7329790涉及用于在OTO過程中濕法洗滌和循環(huán)催化劑顆粒污染的流出物的方 法。在US7329790中，使用兩個(gè)洗滌區(qū)以在塔板和/或填料的存在下使反應(yīng)流出物物流與 液體以逆流方式接觸。也就是說，串聯(lián)使用兩個(gè)急冷塔類型設(shè)備。從急冷塔的底部脫除的 水循環(huán)再用于急冷塔。
[0009] 這種連續(xù)循環(huán)含水物流和其中包含的催化劑細(xì)顆粒將導(dǎo)致固體在急冷塔的內(nèi)構(gòu) 件上累積，引起堵塞。
[0010] 為了克服這點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中的過程使用了更多的旋風(fēng)分離裝置，從而增加固體從 反應(yīng)器流出物的分離。替代的方法在急冷塔中使用了更多的塔板而不是優(yōu)選的填料，導(dǎo)致 每單位長度的塔的效率降低。在W003/104170中描述了兩級(jí)急冷塔系統(tǒng)，其中固體在第一 級(jí)脫除。這種設(shè)計(jì)將顯著增加OTO過程的CAPEX。
[0011] 希望提供用于從OTO過程的反應(yīng)流出物物流中分離固體物質(zhì)（具體為催化劑細(xì)顆 粒）的簡單方法，以避免急冷塔中的堵塞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 因此，本發(fā)明提供制備烯屬產(chǎn)物的方法，該方法包括以下步驟：
[0013] (a)在350-1000°C的溫度下，在含分子篩的催化劑的存在下，在含氧化合物反應(yīng) 區(qū)中使包含含氧化合物的含氧化合物原料反應(yīng)，以產(chǎn)生至少包含含氧化合物、烯烴、水和酸 性副產(chǎn)物的反應(yīng)流出物物流；
[0014] (b)通過間接換熱來冷卻反應(yīng)流出物物流至大于反應(yīng)流出物物流的露點(diǎn)溫度的溫 度；
[0015] (c)通過將第一含水液體直接注入反應(yīng)流出物物流來進(jìn)一步快速冷卻反應(yīng)流出物 物流至反應(yīng)流出物物流的露點(diǎn)溫度或低于反應(yīng)流出物物流的露點(diǎn)溫度的溫度，以形成急冷 流出物物流；
[0016] (d)將第一急冷流出物物流分為液態(tài)急冷物流和氣態(tài)急冷物流；和
[0017] (e)使氣態(tài)急冷物流通入急冷塔和在至少一組急冷塔內(nèi)構(gòu)件的存在下使氣態(tài)急冷 物流與第二含水液體接觸，以產(chǎn)生包含烯屬產(chǎn)物的急冷塔氣態(tài)物流。
【附圖說明】
[0018] 圖1-4為如本文描述的用于制備烯屬產(chǎn)物的方法的示例性而非限制性實(shí)施方案 的示意圖。
[0019] 圖5提供了急冷配件的實(shí)施方案的2個(gè)視圖（5A和5B)。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 本發(fā)明通過在一個(gè)或多個(gè)換熱器中初始冷卻之后用含水液體使反應(yīng)流出物物流 經(jīng)受直接急冷來解決問題。直接急冷快速冷卻反應(yīng)流出物物流和同時(shí)沉淀固體。然后含固 體的液體相可以從過程中分離和脫除。剩余的氣態(tài)物質(zhì)在急冷塔中急冷段的下游經(jīng)受進(jìn)一 步冷卻和分離。
[0021] 由于含固體的液體相從過程中脫除，可以更自由地設(shè)計(jì)下游管線和設(shè)備，這是因 為沒有固體問題要處理。例如，在直接急冷步驟和任何另外的設(shè)備之間的管線可以具有較 低的速率或如果希望可以指向向上方向而不必考慮固體或污垢。
[0022] 此外，因?yàn)樵谥苯蛹崩洳襟E中進(jìn)行大部分冷卻，在下游設(shè)備中要求較少的冷卻。此 外，因?yàn)闇囟容^低，氣態(tài)體積減少和下游設(shè)備可以較小。另一好處是可以設(shè)計(jì)直接急冷系統(tǒng) 用于很高的調(diào)節(jié)比，該調(diào)節(jié)比比換熱器或急冷塔的高得多。
[0023] 在步驟（b)中反應(yīng)流出物物流通過間接換熱冷卻以回收包含在反應(yīng)器流出物中 的熱。通常，反應(yīng)流出物物流在換熱器中與溫度更低的液態(tài)物流間接接觸。液態(tài)物流為合 適的過程物流，例如反應(yīng)器進(jìn)料或水物流。換熱器可以為本領(lǐng)域已知的任何類型，例如急冷 換熱器（TLE)和/或進(jìn)料/流出物換熱器。優(yōu)選地，使用管殼式換熱器。
[0024] 在步驟（b)中冷卻反應(yīng)流出物物流至大于反應(yīng)流出物物流的露點(diǎn)的溫度。優(yōu)選 冷卻反應(yīng)流出物物流至不小于110°c、優(yōu)選不小于140 °C、更優(yōu)選不小于150 °C和最優(yōu)選不 小于160°C的溫度。優(yōu)選地，在步驟（b)中冷卻反應(yīng)流出物物流至最多370°C、更優(yōu)選最 多320°C、更優(yōu)選最多270°C、更優(yōu)選最多250°C、甚至更優(yōu)選最多240°C、甚至更優(yōu)選最多 220°C、甚至更優(yōu)選最多200°C、甚至更優(yōu)選最多190°C、最優(yōu)選最多180°C的溫度。
[0025] 在步驟（c)中通過將含水液體直接注入反應(yīng)流出物物流來進(jìn)一步冷卻反應(yīng)流出 物物流。含水液體優(yōu)選水。它可以適合地為淡水，但優(yōu)選為來自用于制備烯屬產(chǎn)物的方法 的后面階段的循環(huán)物流。
[0026] 適合地，含水液體的溫度為至少10°C，優(yōu)選至少20°C，最優(yōu)選至少25°C。適合的含 水液體的溫度為最多65°C，優(yōu)選最多50°C，更優(yōu)選最多40°C，最優(yōu)選最多35°C。
[0027] 如本文所用的術(shù)語"直接注入"表示將含水液體通過急冷配件直接提供進(jìn)入反應(yīng) 流出物物流，所述急冷配件適合于將水分散為細(xì)液滴，有效迫使液體作為細(xì)液滴進(jìn)入氣態(tài) 物流。含水物流的注入使得含水物流與反應(yīng)流出物物流的流動(dòng)方向并流通過系統(tǒng)。注入本 身可以發(fā)生在反應(yīng)流出物物流流動(dòng)的切角處。
[0028] 將含水液體通過急冷配件注入反應(yīng)流出物物流。急冷配件可以為本領(lǐng)域已知的能 夠?qū)⒋罅克焖僦苯右霘鈶B(tài)物流的任何裝置，但適合地包括噴嘴。
[0029] 將含水物流注入反應(yīng)流出物物流使得待注入含水物流與反應(yīng)流出物物流總量的 質(zhì)量比為優(yōu)選至少〇. 3:1，更優(yōu)選至少1:1，最優(yōu)選至少3:1。優(yōu)選地，待注入含水物流與反 應(yīng)流出物物流總量的質(zhì)量比為最多20:1，更優(yōu)選最多15:1，甚至更優(yōu)選最多10:1，最優(yōu)選 最多8:1。在步驟（c)中冷卻之后，急冷流出物物流的溫度必須等于或低于反應(yīng)流出物物流 的露點(diǎn)溫度。
[0030] 優(yōu)選地，急冷流出物物流的溫度不大于100°C，更優(yōu)選小于100°C，更優(yōu)選不大 于95°C，最優(yōu)選不大于90°C，最優(yōu)選不大于85°C。優(yōu)選地，急冷流出物物流的溫度為至少 30°C，更優(yōu)選至少40°C，更優(yōu)選至少50°C，甚至更優(yōu)選至少60°C，甚至更優(yōu)選至少65°C，甚 至更優(yōu)選至少70°C，甚至更優(yōu)選至少80°C，最優(yōu)選最多85°C。
[0031] 然后，將急冷流出物物流分為液態(tài)急冷物流（包含至少部分第一含水液體以及任 何冷凝物質(zhì)和存在的固體）和氣態(tài)